Matematica și arta sunt conectate în diferite moduri. Matematica în sine poate fi considerată o formă de artă, deoarece în ea se găsește o frumusețe aparte . Urme ale gândirii matematice apar în muzică, dans, pictură, arhitectură, sculptură și arta țesăturii. Acest articol este dedicat conexiunii dintre matematică și artele plastice.
Matematica și arta au o lungă istorie de relație. Pictorii au recurs la concepte matematice din secolul al IV-lea î.Hr. e. Sculptorul grec antic Polikleitos cel Bătrân , probabil, a creat compoziția „Canon” și un model sculptural (conservat în replici aproximative) a figurii ideale a unui atlet. S-a sugerat în mod repetat că artiștii și arhitecții antici au folosit secțiunea de aur , dar nu există dovezi serioase pentru acest lucru. Matematicianul italian Luca Pacioli , o figură importantă în Renașterea italiană , a scris tratatul Proporția divină ( latina: De Divina Proportione ) ilustrat cu gravuri în lemn după desenele lui Leonardo da Vinci . Un alt pictor italian , Piero della Francesca , a dezvoltat ideile lui Euclid despre perspectivă scriind un tratat Despre perspectiva în pictură ( italiană: De Prospectiva Pingendi ). Gravorul Albrecht Dürer , în faimoasa sa gravură „ Melancolie ”, a dat multe referințe simbolice ascunse la geometrie și matematică. Graficianul din secolul XX M. C. Escher , consultat de matematicianul Harold Coxeter , a folosit pe scară largă imagini de parchet și geometrie hiperbolică . Artiștii mișcării „ De Stijl ”, conduși de Theo van Doesburg și Piet Mondrian , au folosit în mod explicit motivele geometrice. Matematica a influențat diferite forme de tricotat , broderie , țesut și țesut covoare . Arta islamică este caracterizată de simetrii găsite în zidăria persană și marocană , paravane de piatră perforată Mughal și bolți comune de tip fagure .
Matematica a fost cea care a oferit artiștilor instrumente precum perspectiva liniară, analiza simetriilor și le-a oferit tot felul de obiecte geometrice, cum ar fi poliedre sau banda Möbius . Practica didactică l-a inspirat pe Magnus Wenninger să creeze poliedre stelate multicolore . Picturile lui Rene Magritte și gravurile lui Escher folosesc recursiunea și paradoxurile logice. Grafica fractală este disponibilă pentru formele de artă computerizată , în special pentru redarea setului Mandelbrot . Unele lucrări ilustrează automate celulare . Artistul David Hockney a venit cu ipoteza aprig contestată că colegii săi au folosit camera lucida încă din Renaștere pentru a ajuta la portretizarea cu acuratețe a scenelor. Arhitectul Philip Steadman susține că Jan Vermeer a folosit o cameră obscura .
Legătura dintre matematică și artă este exprimată în multe alte moduri. Obiectele de artă sunt supuse analizei algoritmice folosind spectroscopie de fluorescență cu raze X. S-a descoperit că batik -ul tradițional din toată Java are o dimensiune fractală de la 1 la 2. În cele din urmă, arta a dat naștere unor cercetări matematice. Filippo Brunelleschi a formulat teoria perspectivei în timp ce realiza desene de arhitectură, iar mai târziu Gérard Desargues a dezvoltat-o, punând bazele geometriei proiective . Ideea pitagoreică a unui Dumnezeu-geometru este în consonanță cu principiile geometriei sacre , care se reflectă și în artă. Un exemplu tipic este Marele arhitect de William Blake .
În istoria artei antice, este cunoscut termenul „figuri pătrate” (( greaca veche τετραγωνος ). Scriitorul roman antic Pliniu cel Bătrân (23-79 d.Hr.) a numit statuile de bronz ale sculptorului grec antic „pătrat care arată” ( lat . . signa quadrata ) a școlii argive a lui Policlet cel Bătrân (c. 450-420 î.Hr.), în special celebrii Doryphorus și Diadumen ". În același timp, s-a referit la enciclopedul Mark Terentius Varro (116-27 î.Hr. ) , sugerând că cuvântul „pătrat” poate indica nu natura siluetei statuii, ci metoda de proporție , expusă în lucrarea teoretică a lui Poliklet „ Canon ” [2] . Tratatul, dacă a existat, nu a a supraviețuit, dar se crede că sculptorul a creat ca ilustrație același purtător de suliță, cunoscut mai târziu sub numele de Doryphoros [3] .Conform intenției autorului, „Canonul” urma să stabilească standardul proporțiilor anatomice ideale în reprezentarea lui. figura masculină.
Filosoful grec antic Platon (c. 427-347 î.Hr.) a menționat metoda geometrică de dublare a ariei unui pătrat prin construirea unui pătrat mai mare pe diagonala sa. Al doilea pătrat conține patru „jumătăți” din primul, prin urmare, aria sa este de două ori mai mare [4] . Această construcție simplă conține o regularitate importantă. Diagonala unui pătrat este o mărime irațională. Dacă luăm latura unui pătrat ca fiind 1, atunci diagonala lui este egală cu sau 1,414 ... Astfel, un sistem de măsuri bazat pe un pătrat și diagonala sa poartă dualitate, un principiu polifonic al relațiilor dintre numere întregi simple și numere iraționale.
Statuile atleților din imaginea lui Polykleitos arată într-adevăr „pătrat” (într-o traducere diferită, „proporții largi”). Când se analizează proporțiile lor, se dovedește că modulul figurii este latura pătratului, a cărui diagonală, la rândul său, servește ca latură a pătratului mai mare etc. Ca urmare, toate părțile liniei statuii sus proporţional în sistemul „măsurilor perechi”: relaţii raţionale şi iraţionale. Deci, înălțimea întregii figuri este împărțită în două, patru și opt părți (capul figurii este de 1/8 din înălțime). Cu toate acestea, în timpul mișcării plastice (atletul se sprijină pe un picior, al doilea picior este îndoit la genunchi și dat înapoi), apar relații iraționale. Dacă luăm ca unitate (latura unui pătrat mic) partea superioară a figurii (indiferent de mărimea sa reală) - capul și trunchiul până la creasta iliacă (pe care se află mușchii oblici) - ca unitate, atunci partea inferioară a figurii (breaua pelviană și piciorul de susținere) va fi egală cu 1,618 (latura pătratului mai mare). În consecință, întreaga înălțime a figurii este de 2.618. Aceste relații sunt legate prin modelul „ secțiunii de aur ”, descoperit de vechii egipteni și care este universal [5] .
Influența „Canonului” sa extins la sculptura Greciei Antice, Romei Antice și Renașterii. Niciuna dintre lucrările lui Polykleitos nu a supraviețuit până în prezent, replicile de marmură care au supraviețuit sunt aproximative și diferă semnificativ unele de altele. S-a pierdut și textul tratatului în sine, deși s-au păstrat citate și comentarii ale unor autori antici [3] . Unii savanți susțin că Poliklet, la rândul său, a fost influențat de învățăturile pitagoreenilor [6] . „Canon” operează cu conceptele de bază ale geometriei grecești antice: raport, proporție și simetrie. Sistemul „Canon” face posibilă descrierea figurii umane prin progresii geometrice continue [7] .
În perioada antică, artiștii nu recurgeau la perspectiva liniară . Mărimea obiectelor a fost determinată nu de îndepărtarea lor, ci de importanța lor tematică. Unii pictori medievali au folosit perspectiva inversă pentru a atrage atenția asupra unor figuri deosebit de semnificative. În 1021, matematicianul islamic Ibn al-Khaytham a formulat teoria opticii , dar nu a aplicat-o obiectelor de artă [8] . Renașterea este asociată cu restaurarea tradițiilor culturale antice grecești și romane. S-au reînviat şi ideile despre aplicarea matematicii la studiul naturii şi al artei . Artiștii din Evul Mediu târziu și Renașterea au fost interesați de matematică din două motive. În primul rând, pictorii au vrut să știe cum să înfățișeze cu acuratețe obiecte tridimensionale pe o suprafață de pânză bidimensională. În al doilea rând, artiștii, ca unii filozofi, credeau în matematică ca adevărată esență a lumii fizice; arta plastică ca parte a acestui univers este supusă legilor geometriei [9] .
Începuturile perspectivei se văd la Giotto (1266-1337), care a pictat obiecte îndepărtate determinând algebric poziția liniilor în perspectivă. În 1415, arhitectul Filippo Brunelleschi , împreună cu prietenul său Leon Battista Alberti , au introdus metoda geometrică de creare a perspectivei la Florența. Folosind triunghiuri similare ale lui Euclid, au calculat înălțimea aparentă a obiectelor îndepărtate [10] [11] . S-au pierdut picturile cu perspectiva lui Brunelleschi însuși, dar Trinitatea lui Masaccio ne permite să vedem principiul în acțiune [8] [12] [13] . Pictorul italian Paolo Uccello (1397-1475) a fost captivat de noua tehnică. În „ Bătălia de la San Romano ” el a plasat sulițe rupte între liniile de perspectivă [14] [15] .
Lucrarea lui Piero della Francesca (c. 1415-1492) este un exemplu de tranziție a Renașterii italiene la o nouă ideologie. Fiind un matematician important și, în special, un geometru, a scris lucrări despre stereometrie și teoria perspectivei. Printre acestea se numără „ Despre perspectiva în pictură ” ( italiană: De Prospectiva Pingendi ), „Tratat de conturi” ( italiană: Trattato d'Abaco ) și „Despre poliedre regulate” ( italiană: De corporibus regularibus ) [16] [17] [ 18] . Istoricul Giorgio Vasari , în „ Biografiile ” sale, îl numește pe Piero „cel mai mare geometru al timpului său și poate din toate timpurile” [19] . Interesul lui Piero pentru perspectivă se vede în lucrările sale Polipticul Sfântului Antonie [ 20] , Retabloul Sfântului Augustin și Flagelarea lui Isus Hristos . Explorările sale geometrice au influențat următoarele generații de matematicieni și artiști, printre care Luca Pacioli și Leonardo da Vinci . Se știe că Pierrot a studiat lucrările matematicienilor antici, inclusiv lui Arhimede [21] . Pierrot a fost instruit în aritmetică comercială la „ școala abacului ”; tratatele sale sunt concepute în acelaşi stil ca şi manualele „şcolii” [22] . Poate că Piero era familiarizat cu „ Cartea Abacului ” (1202) de Fibonacci . Perspectiva liniară a pătruns treptat în lumea artei. În tratatul „Despre pictură” ( italiană: De pictura , 1435), Alberti scria: „razele de lumină merg de la punctele din imagine la ochi de-a lungul unei linii drepte, formând o piramidă , unde ochiul este vârful”. Un tablou pictat după principiul perspectivei liniare este o secțiune a acestei piramide [23] .
În Perspectiva în pictură, Piero își transformă observațiile empirice despre perspectivă în expresii și dovezi matematice. Urmându-l pe Euclid, el definește un punct drept „cel mai mic obiect perceptibil de ochi” ( italiană: una cosa tanto picholina quanto e possible ad ochio comprendere ) [9] . Piero conduce cititorul la reprezentarea corpurilor tridimensionale pe două dimensiuni. -suprafața dimensională folosind raționamentul deductiv [24] .
Artistul contemporan David Hockney susține că din anii 1420 colegii săi au folosit camera lucida , ceea ce a dus la o creștere dramatică a acurateței și realismului picturilor. El crede că Ingres , van Eyck și Caravaggio [25] au folosit și ele acest dispozitiv . Opinia experților cu privire la această problemă este împărțită [26] [27] . Arhitectul Philip Steadman a exprimat o altă ipoteză controversată [28] despre utilizarea de către Vermeer a unei camere obscure [29] .
În 1509, Luca (c. 1447-1517) a publicat un tratat „Despre proporția divină”, dedicat aspectelor matematice și artistice ale proporției , inclusiv chipului uman. Leonardo da Vinci (1452–1519), care a studiat cu Pacioli în anii 1490, și-a ilustrat textul cu gravuri în lemn de poliedre regulate. Imaginile wireframe ale poliedrelor realizate de da Vinci sunt primele ilustrații de această natură care au ajuns până la noi [30] . El a fost unul dintre primii care a descris poliedre (inclusiv rombicuboctaedrul ) construite pe fețele altor figuri - așa a demonstrat Leonardo perspectiva. Tratatul în sine este dedicat descrierii perspectivei în lucrările lui Piero della Francesca, Melozzo da Forli și Marco Palmezzano [31] . Da Vinci a studiat „Suma” lui Pacioli copiend tabele cu proporții [32] . Atât „ Gioconda ” cât și „ Cina cea de Taină ” sunt construite pe principiul perspectivei liniare cu un punct de fugă , care conferă imaginii o adâncime vizibilă [33] . Cina cea de Taină folosește proporțiile 12:6:4:3 - sunt prezente și în Școala din Atena de Rafael . Pitagora, înfățișat pe ea, ține un tabel de proporții ideale, căruia pitagoreicii i-au atașat un sens sacru [34] [35] . Omul Vitruvian Leonardo reflectă ideile arhitectului roman Vitruvius ; două figuri masculine suprapuse sunt înscrise atât într-un cerc, cât și într-un pătrat [36] .
Deja în secolul al XV-lea, pictorii care erau interesați de distorsiunile vizuale foloseau perspectiva curbilinie . „ Portretul lui Arnolfinis ” (1343) al lui Jan van Eyck are o oglindă convexă care reflectă figurile eroilor [37] . „Autoportret într-o oglindă convexă” (c. 1523-1524) Parmigianino înfățișează chipul aproape nedistorsionat al artistului și un fundal puternic curbat și o mână situată pe margine [38] .
Obiectele tridimensionale pot fi descrise destul de convingător fără a recurge la perspectivă. Proiecțiile oblice , inclusiv perspectiva cavaler (folosită de pictorii francezi de luptă în secolul al XVIII-lea pentru a picta fortificații), sunt observate în mod continuu și omniprezent printre artiștii chinezi din secolele I-II până în secolele al XVIII-lea. Această tradiție a venit la chinezi din India și acolo din Roma Antică. Proiecția oblică este văzută în arta japoneză, cum ar fi în picturile ukiyo-e ale lui Torii Kiyonaga [39] .
Paolo Uccello a folosit perspectiva inovatoare în „ Bătălia de la San Romano ” (c. 1435–1460)
Camera lucida în acțiune. Scientific American , 1879
Artistul și Camera Obscura . secolul al 17-lea
Proporții: Omul Vitruvian al lui Leonardo , c. 1490
Experimentul lui Brunelleschi cu perspectiva liniară
Schemă din tratatul lui Alberti „Despre pictură” (1435). Perspectiva cutiilor pe o grilă
Perspectivă curbilinie : o oglindă convexă în Portretul Arnolfinis (1434) de van Eyck
„Autoportret într-o oglindă convexă”. Parmigianino , ca. 1523–1524
Pitagora cu un tabel de proporții despre „ Școala din Atena ” de Rafael . 1509
Proiecție oblică : Împăratul Jiajing pe o șlep. Derulează, ok. 1538
Proiecție oblică: yamen . Detaliu al unui sul despre Suzhou . Xu Yang, ordinul împăratului Qianlong , secolul al XVIII-lea
Proiecție oblică: femei care joacă shogi , go și pan-sugoroku . Kiyonaga , ca. 1780
Raportul de aur , aproximativ egal cu 1,618, era cunoscut chiar de Euclid [40] . Mulți contemporani susțin [41] [42] [43] [44] că a fost folosit în arta și arhitectura Egiptului Antic, Greciei Antice, dar nu există dovezi de încredere pentru aceasta [45] . Apariția acestei presupuneri se poate datora confuziei dintre raportul de aur și „media de aur”, pe care grecii o numeau „absența excesului în oricare dintre direcții” [45] . Piramidologii încă din secolul al XIX-lea vorbesc despre utilizarea raportului de aur în proiectarea piramidelor, argumentând poziția lor cu argumente matematice dubioase [45] [46] [47] . Cel mai probabil, piramidele au fost construite fie pe baza unui triunghi cu laturile 3-4-5 (unghi de înclinare - 53 ° 8 '), care este menționat în papirusul Ahmes , fie pe baza unui triunghi cu cosinus π / 4 (unghi de înclinare - 51 ° 50 ') [48] . Fațada și podeaua Partenonului , construită în secolul al V-lea î.Hr. e. în Atena , presupus proiectat pe baza raportului de aur [49] [50] [51] . Această afirmație este infirmată și de măsurători reale [45] . Se crede că raportul de aur a fost folosit și în proiectarea Marii Moschei din Kairouan din Tunisia [52] . Totuși, această valoare nu se regăsește în designul original al moscheii [53] . Istoricul de arhitectură Frederic Makody Lund a declarat în 1919 că Catedrala Chartres (secolul al XII-lea), Lane (1157-1205) și Catedrala Notre-Dame din Paris (1160) au fost proiectate în conformitate cu principiul raportului de aur [54] . Unii cercetători susțin că înainte de publicarea lucrării lui Pacioli în 1509, secțiunea nu era cunoscută nici de artiști, nici de arhitecți [55] . De exemplu, înălțimea și lățimea fațadei Notre-Dame de la Lane au un raport de 8/5 sau 1,6, dar nu 1,618. Această proporție este unul dintre rapoartele Fibonacci care este greu de distins de raportul de aur deoarece converg către 1,618 [56] . Raportul de Aur este observat printre adepții lui Pacioli, inclusiv Gioconda lui Leonardo [57] .
Simetriile plane au fost observate de câteva mii de ani în țesutul covoarelor, pavaj, țesut și crearea de obiecte cu zăbrele [58] [59] [60] [61] .
Multe covoare tradiționale, fie că sunt shaggy sau kilim (țesute plat) sunt împărțite într-un medalion central și o secțiune de chenar. Ambele părți pot conține elemente simetrice, în timp ce simetria covoarelor lucrate manual este adesea încălcată de detaliile autorului, modelul și variațiile de culoare [58] . Motivele kilim-urilor anatoliene sunt adesea simetrice în sine. Modelul general implică prezența dungilor, inclusiv a celor cu motive intermitente, și asemănări de forme hexagonale. Partea centrală poate fi caracterizată prin grupul de tapet pmm, în timp ce cadrul poate fi caracterizat prin grupurile de bordura pm11, pmm2 sau pma2. Kilim-urile din Turcia și Asia Centrală, de regulă, au cel puțin trei granițe, descrise de grupuri diferite. Producătorii de covoare urmăreau cu siguranță simetria, deși nu erau familiarizați cu matematica acesteia [58] . Matematicianul și teoreticianul arhitectural Nikos Salingaros consideră că efectul estetic al covoarelor este dat de tehnici matematice speciale, apropiate de teoriile arhitectului Christopher Alexander . Ca exemplu, el citează covoare Konian din secolul al XVII-lea cu două medalioane. Aceste tehnici presupun construirea de perechi opuse de obiecte; contrast de culoare; diferențierea geometrică a zonelor folosind figuri complementare sau coordonarea colțurilor ascuțite; introducerea unor figuri complexe (începând cu noduri individuale); construcția de figuri simetrice mici și mari; reproducerea cifrelor la scară mai mare (raportul fiecărui nou nivel față de cel anterior este de 2,7). Salingaros susține că orice covor de succes îndeplinește cel puțin nouă din zece condiții. Mai mult, el consideră posibilă îmbrăcarea indicatorilor dați sub forma unei metrici estetice [62] .
Grilele indiene jali iscusite , create din marmură, împodobesc palate și morminte [59] . Grilele chinezești, întotdeauna înzestrate cu un fel de simetrie - adesea oglindă , dublă oglindă sau rotativă - sunt reprezentate în 14 din cele 17 grupuri de tapet. Unele au un medalion central, altele au o margine aparținând unui grup de margini [63] . Multe grile chinezesti au fost analizate matematic de Daniel S. Dai. El a putut stabili că centrul acestei arte este provincia Sichuan [64] .
Simetriile sunt comune în artele textile, cum ar fi matlasarea [60] , tricotarea [65] , croșetat [66] , broderia [67] [68] , cusătura în cruce și țesut [69] . Este de remarcat faptul că simetria pe țesătură poate fi pur decorativă sau poate simboliza statutul proprietarului [70] . Simetria de rotație apare la obiectele circulare. Multe cupole sunt decorate cu modele simetrice în interior și în exterior, cum ar fi Moscheea Sheikh Lutfulla (1619) din Isfahan [71] . Simetriile reflexive și de rotație sunt caracteristice elementelor brodate și din dantelă ale fețelor de masă și covorașelor de masă, create cu ajutorul unor bobine sau tehnică de frivol . Aceste obiecte sunt de asemenea supuse studiului matematic [72] .
Arta islamică prezintă simetrii în multe forme, în special mozaicul girih persan . Este creat din cinci forme de țiglă: un decagon obișnuit, un pentagon obișnuit, un decagon alungit, un romb și o figură asemănătoare cu un papion . Toate laturile acestor cifre sunt egale, toate unghiurile lor sunt multipli de 36° (π/5 radiani ), ceea ce dă simetrii de cinci și de zece ori. Placa este decorată cu un ornament care se împletește (girih propriu-zis), care este de obicei mai vizibil decât marginile plăcii. În 2007, fizicienii Peter Lu și Paul Steinhardt au remarcat asemănarea girih-ului cu plăcile Penrose cvasi -cristaline [73] . Placile zellige reglate geometric sunt un element caracteristic arhitecturii marocane [61] . Saods sau muqarnas de tip fagure sunt tridimensionale, dar au fost proiectate - prin desenarea celulelor geometrice - în două dimensiuni [74] .
Brocart al dinastiei Ming (detaliu) cu grilă hexagonală
zăbrele de marmură Jali . Mausoleul lui Salim Chishti , Fatehpur Sikri , India
Simetrii: tapiserie cu broderie bargello florentină
Bolțile Moscheei Sheikh Lutfulla , Isfahan , 1619
Simetria rotațională în dantelă : tehnică de frivol
Girih mozaic : modele mari și mici pe sânul bolții din templul lui Darb-i Imam, Isfahan, 1453
Geometrie complexă a bolților cu fagure din Moscheea Sheikh Lutfulla , Isfahan
Boltă de fagure pe planul arhitectului. Pergamentul Topkapi
Tupac Tupac Inca Yupanqui . Peru , 1450–1540 Țesătura andină simbolizează statutul înalt [70]
Poliedrele regulate sunt unul dintre cele mai comune subiecte în arta occidentală. Micul dodecaedru stelat , de exemplu, se găsește în mozaicurile de marmură ale Bazilicii Sf. Marcu din Veneția ; paternitatea i se atribuie lui Paolo Uccello [14] . Poliedrele regulate ale lui Da Vinci sunt ilustrate de Luca Pacioli Despre proporția divină [14] . Rombicuboctaedrul de sticlă se găsește în portretul lui Pacioli (1495) de Jacopo de Barbari [14] . Un poliedru trunchiat și multe alte obiecte legate de matematică sunt prezente în gravura lui Durer „ Melancholia ” [14] . Cina cea de Taină de Salvador Dali îl înfățișează pe Hristos și discipolii săi în interiorul unui dodecaedru uriaș .
Albrecht Dürer (1471–1528), gravor și artist grafic al Renașterii germane, a contribuit la teorie prin publicarea cărții „Ghid de măsurare” ( germană: Underweysung der Messung ) în 1525. Lucrarea este dedicată perspectivei liniare, geometriei în arhitectură, poliedrelor regulate și poligoanelor. Probabil că Dürer s-a inspirat din lucrările lui Pacioli și Piero della Francesca în timpul călătoriilor sale în Italia [75] . Mostrele de perspectivă din „Ghidul de măsurare” nu sunt pe deplin dezvoltate și inexacte, dar Dürer a iluminat pe deplin poliedrele. În acest text este menționată pentru prima dată dezvoltarea unui poliedru , adică desfășurarea unui poliedru (de exemplu, de hârtie) într-o figură plată care poate fi imprimată [76] . O altă lucrare influentă a lui Dürer este Four Books on Human Proportions (în germană: Vier Bücher von Menschlicher Proportion , 1528) [77] .
Celebra gravură a lui Dürer „Melancholia” înfățișează un gânditor trist așezat la un trapezoedru triunghiular trunchiat și un pătrat magic [1] . Aceste două obiecte și gravura în ansamblu sunt de cel mai mare interes pentru cercetătorii moderni în toată opera lui Dürer [1] [78] [79] . Peter-Klaus Schuster a publicat o carte în două volume despre Melancolie [80] , în timp ce Erwin Panofsky discută lucrarea în monografia sa [1] [81] . „ Corpul hipercubic ” de Salvador Dali conține o desfășurare tridimensională a unui hipercub - un poliedru regulat cu patru dimensiuni [82] .
Pictura batik tradițională indoneziană folosește ceara ca rezervă. Motivele ei pot corespunde elementelor lumii înconjurătoare (de exemplu, plantele) sau pot fi abstracte, chiar haotice. Rezerva poate să nu fie aplicată cu acuratețe, crăparea (crăparea) cerii sporește efectul aleatoriei. Pictura are o dimensiune fractală de la 1 la 2, în funcție de regiunea de origine. De exemplu, batik din Cirebon are o dimensiune de 1,1, dimensiunea batik din Yogyakarta și Surakarta ( Java central ) - de la 1,2 la 1,5; Lasem (Java de Nord) și Tasikmalai (Java de Vest) au dimensiuni de la 1,5 la 1,7 [83] .
Lucrarea artistului contemporan Jackson Pollock în tehnica dripping -ului se remarcă și prin dimensiunea sa fractală: tabloul „Numărul 14” ( ing. Numărul 14 , 1948) are o dimensiune de 1,45. Lucrările sale ulterioare sunt caracterizate de o dimensiune mai înaltă, ceea ce indică un studiu mai bun al tiparelor. Una dintre ultimele picturi ale lui Pollock , Blue Poles , are 1,72 și a durat șase luni pentru a fi finalizată .
Astronomul Galileo Galilei a scris în tratatul său „ Maestrul de analiză ” că universul este scris în limbajul matematicii și că simbolurile acestui limbaj sunt triunghiuri, cercuri și alte figuri geometrice [85] . Potrivit lui Galileo, artiștii care vor să cunoască natura trebuie în primul rând să înțeleagă matematica. Matematicienii, pe de altă parte, au încercat să analizeze arta plastică prin prisma geometriei și a raționalității (în sensul matematic al cuvântului). Matematicianul Felipe Kuker a sugerat că această știință, și în special geometria, servesc ca un set de reguli pentru „creația artistică condusă de reguli” ( ing. „creație artistică condusă de reguli” ), deși nu este singura [86] . Câteva exemple deosebit de remarcabile ale acestei relații complexe sunt descrise mai jos [87] .
Matematicianul Jerry P. King scrie despre matematică ca artă, argumentând că cheile ei sunt frumusețea și eleganța, nu formalismul plictisitor. King crede că frumusețea este cea care motivează cercetătorii din acest domeniu [88] . El citează eseul „ Apologia unui matematician ” (1940) al unui alt matematician G. H. Hardy , unde își mărturisește dragostea pentru două teoreme antice: demonstrația infinitității primelor lui Euclid și demonstrarea iraționalității rădăcinii pătrate a lui doi. King îl evaluează pe acesta din urmă după criteriile lui Hardy de frumusețe în matematică : seriozitate, profunzime, generalitate, surpriză, inevitabilitate și economie (cursivele lui King) și concluzionează că dovada este „atrăgătoare din punct de vedere estetic” [89] . Matematicianul maghiar Pal Erdős vorbește și despre frumusețea matematicii, a cărei dimensiune nu poate fi exprimată în cuvinte: „De ce sunt numerele frumoase? Ar fi echivalent să ne întrebăm de ce Simfonia a IX- a a lui Beethoven este frumoasă . Dacă nu îl vezi, nimeni nu ți-l poate explica. „Știu” că cifrele sunt frumoase.” [90] [91]
În contextul artelor vizuale, matematica oferă creatorului multe instrumente, cum ar fi perspectiva liniară, descrisă de Brook Taylor și Johann Lambert , sau geometria descriptivă , observată deja în Albrecht Dürer și Gaspard Monge , și utilizată acum pentru modelarea software a tridimensionale. obiecte [92] . Încă din Evul Mediu (Pacioli) și Renaștere (da Vinci și Dürer), artiștii au folosit realizările matematicii în scopuri creative [93] [94] . Cu excepția rudimentelor de perspectivă în arhitectura greacă antică, utilizarea sa pe scară largă a început în secolul al XIII-lea, printre pionieri a fost și Giotto . Regula punctului de fugă a fost formulată de Brunelleschi în 1413 [8] . Descoperirea sa i-a inspirat nu numai pe Da Vinci și Dürer, ci și pe Isaac Newton , care a studiat spectrul optic , pe Goethe , care a scris cartea „ Despre teoria culorii ”, și apoi noile generații de artiști, printre care s-au numărat Philip Otto Runge , William . Turner [95] , Prerafaeliți și Wassily Kandinsky [96] [97] . Artiștii explorează și simetriile prezente în compoziție [98] . Instrumentele matematice pot fi folosite de oamenii de știință în artă sau de către meșteri înșiși, ca în cazul artistului grafic M.C. Escher (cu contribuția lui Harold Coxeter ) sau al arhitectului Frank Gehry . Acesta din urmă susține că sistemele de proiectare asistată de calculator i- au oferit modalități complet noi de a se exprima [99] .
Artistul Richard Wright consideră că modelele vizuale ale obiectelor matematice servesc fie la simularea unui anumit fenomen, fie sunt obiecte de artă pe computer . Wright ilustrează poziţia sa cu o imagine a ansamblului Mandelbrot , generată de un automat celular şi redare computer ; referindu-se la testul Turing , el discută dacă produsele algoritmilor pot fi considerate artă [100] . Aceeași abordare se observă și la Sasho Kalaidzewski, care ia în considerare obiectele matematice vizualizate: parchet, fractali, figuri de geometrie hiperbolică [101] .
Unul dintre pionierii artei pe computer a fost Desmond Paul Henry, care a creat „Drawing Machine 1”. Un mecanism de calcul analogic bazat pe computerul bombsight a fost prezentat publicului în 1962 [102] [103] . Mașina ar putea crea modele complexe, abstracte, asimetrice, curbilinii, dar repetitive [102] [104] . Hamid Naderi Yeganeh creează figuri de pești, păsări și alte obiecte din lumea reală folosind familii de curbe [105] [106] [107] . Artiștii contemporani, inclusiv Mikael H. Christensen, lucrează în genul artei algoritmice, creând scripturi pentru software. Un sistem condus de artist aplică operații matematice unui set dat de date [108] [109] .
Sculptură matematică de Bathsheba Grossman, 2007
Sculptură fractală : 3D Fraktal 03/H/dd de Hartmut Skerbisch, 2003
Cuvântul Fibonacci : detaliu al unei lucrări de Samuel Monnier, 2009
Piesă de artă pe computer , creată de „Drawing Machine 1” de Desmond P. Henry, 1962
„Flying Bird” de Hamid Naderi Yeganeh este formată dintr-o familie de curbe
Se știe că cartea „Știință și ipoteză” (1902) a matematicianului și fizicianului Henri Poincaré a fost citită de mulți cubiști , printre care Pablo Picasso și Jean Metzinger [111] [112] . Poincare a văzut în geometria euclidiană nu un adevăr obiectiv, ci doar una dintre multele configurații geometrice posibile. Posibila existență a unei a patra dimensiuni i- a inspirat pe artiști să conteste perspectiva clasică a Renașterii și au apelat la geometriile non-euclidiene [113] [114] [115] . Una dintre premisele cubismului a fost ideea unei expresii matematice a intrigii în culoare și formă. Istoria abstracționismului începe cu cubismul [116] . În 1910, Metzinger scria: „[Picasso] creează o perspectivă liberă, mobilă, din care acel matematician ingenios Maurice Princet a derivat o întreagă geometrie” [117] . În memoriile sale, Metzinger a amintit:
„Maurice Princet ne-a vizitat adesea; ... a înțeles matematica ca un artist, ca un estet a făcut apel la continuumuri n -dimensionale. Îi plăcea să insufle artiștilor interesul pentru noi viziuni ale spațiului , care au fost descoperite de Schlegel și alții. În asta a excelat.” [118]
Modelarea formelor matematice în scopuri de cercetare sau de predare duce inevitabil la forme bizare sau frumoase. Au fost influențați de dadaiștii Man Ray [119] , Marcel Duchamp [120] și Max Ernst [121] [122] și Hiroshi Sugimoto [123] .
Man Ray a fotografiat modele de figuri geometrice la Institutul din Paris. Poincare. Una dintre cele mai cunoscute lucrări ale acelui ciclu este Obiectul matematic ( franceză: Objet mathematique , 1934). Artistul indică faptul că „Obiectul” sunt suprafețe Enneper cu curbură negativă constantă , derivate dintr-o pseudosferă . Fundamentul matematic era extrem de important pentru el; matematica i-a permis să infirme caracterul „abstract” al „Obiectului”. Man Ray a susținut că figura capturată este la fel de reală ca pisoarul pe care Duchamp l-a transformat într-un obiect de artă. Cu toate acestea, el a recunoscut: „[Formula de suprafață a lui Enneper] nu înseamnă nimic pentru mine, dar formele în sine erau la fel de variate și autentice ca cele găsite în natură”. A folosit fotografii de la Institutul Poincaré în lucrări bazate pe piesele lui Shakespeare , de exemplu, când a creat Antony și Cleopatra (1934) [124] . Columnistul Jonathan Keats, scriind în ForbesLife , susține că Man Ray a fotografiat „paraboloizi eliptici și puncte conice în același mod senzual în care a descris-o Kiki de Montparnasse ” [125] și că „a regândit cu inteligență calculele reci ale matematicienilor pentru a dezvălui topologia. de dorință” [126] [127] . Sculptorii secolului al XX-lea, printre care Henry Moore , Barbara Hepworth și Nahum Gabo , și-au găsit inspirație în modelele matematice [128] . Despre creația sa Stringed Mother and Child ( 1938 ), Moore a spus : „Fără îndoială, sursa figurilor mele cu coarde a fost Muzeul Științei ; ... Am fost fascinat de modelele matematice pe care le-am văzut acolo; ... Am fost entuziasmat nu de studiul științific al acestor modele, dar capacitatea de a vedea prin șiruri așa cum o pasăre se uită dintr-o cușcă și capacitatea de a vedea o formă în alta.” [129] [130]
Artiștii Theo van Doesburg și Piet Mondrian au fondat mișcarea „ De Stijl ”, care urma să „creeze un vocabular vizual al formelor geometrice elementare, înțeles de toată lumea și aplicabil oricărei discipline” [132] [133] [134] . Multe dintre lucrările lor arată ca un plan căptușit cu dreptunghiuri și triunghiuri, uneori cercuri. Membrii „De Stijl” au pictat tablouri, au creat mobilier și interioare și s-au ocupat de arhitectură [133] . Când mișcarea s-a prăbușit, van Doesburg a organizat grupul de avangardă Art Concret ( franceză: Art concret , „artă concretă”). Despre propria sa „Compoziție aritmetică” (1929-1930), van Doesburg a scris: „o structură care poate fi controlată, o anumită suprafață fără elemente aleatorii sau capricii personale” [135] , în timp ce „nu lipsită de spirit, nu lipsită de universal și nu ... gol, pentru că totul corespunde ritmului interior” [136] . Critica Gladys Fabre vede în „Compoziție” două progresii: creșterea pătratelor negre și schimbarea fundalului [137] .
Matematica parchetelor , poliedrelor, formelor spațiului și auto-reproducției i-au oferit graficianului M. K. Escher (1898-1972) o sursă de parcele pentru toată viața [138] [139] . Folosind ca exemplu mozaicurile Alhambra , Escher a arătat că arta poate fi creată folosind figuri simple. Pornind avionul, el a folosit poligoane neregulate, reflexii, simetrie privitoare și translație paralelă . Creând contradicții între proiecția în perspectivă și proprietățile spațiului tridimensional, el a descris construcții imposibile în lumea reală, dar estetice. Litografia „ Descending and Ascending ” (1960) ne arată o scară imposibilă , a cărei descoperire este asociată cu numele lui Lionel (tatăl) și Roger (fiul) Penrose [140] [141] [142] .
Teselațiile create de Escher sunt destul de numeroase, iar unele dintre idei s-au născut în conversațiile cu matematicianul Harold Coxeter despre geometria hiperbolică [143] . Cel mai mult, Escher a fost interesat de cinci poliedre: tetraedre, cuburi, octaedre, dodecaedre și icosaedre. Cifrele au apărut în mod repetat în opera sa, dar ele se remarcă mai ales în „Ordinea și haosul” (1950) și „Patru poliedre regulate” (1961) [144] . Aceste formațiuni stelate se odihnesc în interiorul unei alte figuri, ceea ce distorsionează și mai mult unghiul de vizualizare și percepția poliedrelor [145] .
Complexitatea vizuală a parchetelor și poliedrelor a stat la baza multor opere de artă. Stuart Coffin creează puzzle-uri poliedrice din păduri rare, George W. Hart studiază și sculptează poliedre, iar Magnus Wenninger creează modele de formațiuni stelare [146] .
Perspectivele distorsionate ale anamorfozei sunt cunoscute în pictură încă din secolul al XVI-lea. În 1553, Hans Holbein Jr. a pictat „ Ambasadori ”, punând în prim plan un craniu puternic distorsionat. Ulterior, tehnicile anamorfice s-au adăugat la arsenalul lui Escher și alte grafice [147] .
Ploturile topologice sunt vizibile în arta contemporană . Sculptorul John Robinson (1935-2007) este cunoscut pentru lucrările sale Gordian Knot and Bands of Friendship , ilustrații ale teoriei nodurilor în bronz lustruit [9] . Unele dintre celelalte sculpturi ale lui Robinson se ocupă de topologia tori . „Creația” ( ing. Geneza ) este construită pe principiul inelelor borromee : trei cercuri nu sunt legate în perechi, dar pot fi decuplate doar prin distrugerea întregii structuri [148] . Helaman Ferguson sculptează suprafețe și alte obiecte topologice [149] . Lucrarea sa The Eightfold Way se bazează pe grupul liniar special proiectiv PSL(2, 7) , un grup finit cu 168 de elemente [150] [151] . Sculptorul Bathsheba Grossman este, de asemenea, cunoscut pentru întruchiparea structurilor matematice [152] [153] .
Obiecte precum varietatea Lorentz și planul hiperbolic sunt recreate de maeștrii artei țesăturii, inclusiv croșetat [154] [155] [156] . În 1949, țesătoarea Ada Dietz a publicat monografia Algebraic Expressions in Handwoven Textiles , unde a propus noi scheme de țesut bazate pe extinderea polinoamelor multidimensionale [157] . Folosind regula 90 pentru un automat celular , matematicianul Jeffrey C. P. Miller a creat tapiserii ilustrând copaci și modele abstracte de triunghiuri [158] ; automatele celulare sunt, de asemenea, folosite pentru a crea direct artă vizuală digitală [159] . Math Knitters [ 160] [ 161] Pat Ashforth și Steve Plummer tricotează modele pentru hexaflexagon și alte figuri pentru studenți. Este de remarcat faptul că nu au reușit să lege buretele lui Menger - acesta era din plastic [162] [163] . Proiectul mathghans al lui Ashforth și Plummer [ 164 ] a contribuit la încorporarea teoriei tricotării în programele de învățământ de matematică și tehnologie din Marea Britanie [165] [166] .
„ De Stijl ”: „Compoziție I. Natura moartă” (1916) de Theo van Doesburg
De la pedagogie la artă: Magnus Wenninger și poliedrele lui stelate , 2009
Eșarfă bandă Mobius . Croșetat, 2007
Anamorfoza : „ Ambasadori ” (1553) de Hans Holbein cel Tânăr . În prim plan este un craniu puternic distorsionat.
Modelarea este departe de a fi singura modalitate de a ilustra concepte matematice. Tripticul Stefaneschi (1320) de Giotto conține o recursivitate . Panoul central al aversului (stânga jos) ne arată însuși cardinalul Stefaneschi; îngenuncheat, oferă cadou un mic exemplar al Tripticului [167] . Picturile metafizice de Giorgio de Chirico , inclusiv The Great Metaphysical Interior (1917) tratează temele nivelurilor de reprezentare în artă; de Chirico pictează tablouri în imagini [168] .
Arta poate surprinde paradoxurile logice. Suprarealistul René Magritte și-a creat picturile ca glume semiotice , punând la îndoială relația dintre suprafețe. Tabloul „ Condițiile existenței umane ” (1933) înfățișează un șevalet cu pânză; peisajul susține priveliștea de la fereastră ale cărei rame sunt indicate de perdele. Escher a construit intriga Galeriei de imagini (1956) în același mod: o vedere distorsionată a orașului, o galerie situată în oraș, pictura în sine ca expoziție. Recursiunea continuă la infinit [169] . Magritte a distorsionat realitatea și în alte moduri. Mental Arithmetic (1931) înfățișează o așezare în care casele stau una lângă alta cu bile și cuboizi, de parcă jucăriile pentru copii ar fi crescut la proporții gigantice [170] . Un jurnalist pentru The Guardian a comentat că „planul înfiorător al unui oraș de jucărie” [171] a devenit o profeție, vestind uzurparea „vechilor forme convenabile” [172] de către moderniști . În același timp, Magritte se joacă cu tendința umană de a căuta tipare în natură [173] .
Ultimul tablou al lui Salvador Dali , Coada rândunicii (1983), încheie o serie de lucrări inspirate din teoria catastrofei a lui René Thomas [174] . Pictorul și sculptorul spaniol Pablo Palazuelo (1916-2007) a dezvoltat un stil pe care l-a numit „geometria vieții și a întregii naturi”. Operele de artă ale lui Palazuelo sunt seturi de figuri simple atent structurate și colorate. Ca mijloc de auto-exprimare, el folosește transformări geometrice [9] .
Artiștii nu iau întotdeauna geometria la propriu. În 1979, a fost publicată cartea Gödel , Escher, Bach de Douglas Hofstadter , unde reflectă asupra tiparelor gândirii umane, inclusiv a conexiunii artei cu matematica:
„Diferența dintre desenele lui Escher și geometria non-euclidiană este că în cea din urmă este posibil să găsim interpretări semnificative pentru concepte nedefinite în așa fel încât sistemul să devină inteligibil, în timp ce în prima rezultatul final este inconsecvent cu concepția noastră despre lume, indiferent cât de mult ne gândim la imagine”. [175]
Hofstadter se referă la paradoxul „Galeriei de imagini” a lui Escher, caracterizându-l ca o „buclă ciudată sau ierarhie complicată” [176] a nivelurilor de realitate. Artistul însuși nu este reprezentat în această buclă; nici existența sa și nici faptul că este autorul nu sunt paradoxuri [177] . Vidul din centrul imaginii a atras atenția matematicienilor Bart de Smit și Hendrik Lenstra. Ele sugerează prezența efectului Droste : imaginea se auto-reproduce într-o formă rotită și comprimată. Dacă efectul Droste este într-adevăr prezent, recursiunea este chiar mai complicată decât a concluzionat Hofstadter [178] [179] .
Analiza algoritmică a operelor de artă, de exemplu, fluorescența cu raze X , face posibilă detectarea straturilor pictate ulterior de autor, restabilirea aspectului original al imaginilor crăpate sau întunecate, distingerea copiilor de original și distingerea mâinii maestrului de elevului [180] [181] .
Tehnica de „picurare” a lui Jackson Pollock [182] se remarcă prin dimensiunea sa fractală [183] . Posibil haosul controlat al lui Pollock [184] a fost influențat de Max Ernst. Rotind o găleată de vopsea cu fundul perforat peste pânză, Ernst a creat figurile Lissajous [185] . Informaticianul Neil Dodgson a încercat să afle dacă pânzele în dungi ale lui Bridget Riley ar putea fi caracterizate matematic . O analiză a distanțelor dintre benzi „a dat un rezultat cert”, în unele cazuri a fost confirmată ipoteza entropiei globale , dar nu a existat o autocorelație , deoarece Riley a variat tiparele. Entropia locală a funcționat mai bine, ceea ce era în concordanță cu tezele criticului Robert Koudelka despre opera artistului [186] .
În 1933, matematicianul american George D. Birkhoff a prezentat publicului lucrarea „Măsura estetică” – o teorie cantitativă a calității estetice a picturii. Birkhoff a exclus întrebările de conotație din considerare, concentrându-se pe proprietățile geometrice („elementele de ordine”) ale imaginii ca poligon. Valoarea aditivă ia valori de la -3 la 7 și combină cinci caracteristici:
A doua metrică reflectă numărul de linii care conțin cel puțin o latură a poligonului. Birkhoff definește măsura esteticii unui obiect ca un raport . Atitudinea poate fi interpretată ca un echilibru între plăcerea pe care o oferă contemplarea unui obiect și complexitatea construcției. Teoria lui Birkhoff a fost criticată din diverse puncte de vedere, reproșându-i intenția de a descrie frumusețea printr-o formulă. Matematicianul a susținut că nu avea o astfel de intenție [187] .
Sunt cazuri când arta a servit drept stimul pentru dezvoltarea matematicii. După ce a formulat teoria perspectivei în arhitectură și pictură, Brunelleschi a deschis o serie întreagă de studii, care au inclus lucrările lui Brooke Taylor și Johann Lambert asupra fundamentelor matematice ale perspectivei [188] . Pe această bază Gerard Desargues și Jean-Victor Poncelet au ridicat teoria geometriei proiective [189] .
Metodele matematice i-au permis lui Tomoko Fuse să dezvolte arta japoneză a origami . Folosind module , ea asamblează din bucăți de hârtie congruente - de exemplu, pătrate - poliedre și parchete [190] . În 1893, T. Sundara Rao a publicat Exerciții geometrice în plierea hârtiei, unde a dat dovezi vizuale ale diferitelor rezultate geometrice [191] . Cele mai importante descoperiri din domeniul matematicii origami includ teorema lui Maekawa [192] , teorema lui Kawasaki [193] și regulile lui Fujita [194] .
Prefigurarea geometriei proiective : schemă de L. B. Alberti (1435–36) care arată percepția unui cerc în perspectivă
Origami Mathematics : „Primăvara în acțiune” de J. Beynon creat dintr-o singură foaie dreptunghiulară de hârtie [195]
Iluziile optice , inclusiv spirala Fraser, demonstrează limitările percepției umane asupra imaginilor vizuale. Istoricul de artă Ernst Gombrich a numit efectele pe care le-au creat „trucuri de neînțeles” [196] . Dungile albe și negre, care la prima vedere formează o spirală , sunt de fapt cercuri concentrice . La mijlocul secolului al XX-lea a apărut un stil de artă optică care exploata iluziile pentru a da dinamică picturilor, pentru a crea efectul de pâlpâire sau vibrație. Reprezentanți celebri ai regiei, în virtutea unei cunoscute analogii cunoscute și sub numele de „op art”, sunt Bridget Riley, Spyros Choremis [197] , Victor Vasarely [198] .
Ideea unui Dumnezeu-geometru și natura sacră a geometriei tuturor lucrurilor sunt cunoscute încă din Grecia antică și pot fi urmărite în cultura vest-europeană. Plutarh subliniază că astfel de opinii au fost susținute de Platon : „Dumnezeu geometrizează neîncetat” ( Convivialium disputationum , liber 8,2). Părerile lui Platon sunt înrădăcinate în conceptul pitagoreic de armonie muzicală, unde notele sunt distanțate în proporții ideale dictate de lungimile coardelor lirei. Prin analogie cu muzica, poliedrele obișnuite („solidele platonice”) stabilesc proporțiile lumii înconjurătoare și, ca urmare, comploturi în artă [199] [200] . O ilustrație medievală faimoasă a lui Dumnezeu creând universul cu o busolă se referă la versetul biblic : „Când El pregătea cerurile, eu eram acolo. Când El a tras un cerc peste faţa prăpastiei” ( Cartea Proverbelor lui Solomon , 8:27) [201] . În 1596, matematicianul și astronomul Johannes Kepler a prezentat un model al sistemului solar - un set de solide platonice imbricate, reprezentând dimensiunile relative ale orbitelor planetare [201] . Tabloul „ Marele arhitect ” de William Blake , precum și monotipul său „Newton”, în care marele om de știință este înfățișat ca un geometru gol, demonstrează contrastul dintre lumea spirituală perfectă din punct de vedere matematic și cea fizică imperfectă [202] . În același mod, se poate interpreta „ Trupul hipercubic” al lui Dali , în care Hristos este crucificat pe o desfășurare tridimensională a unui hipercub cu patru dimensiuni . Potrivit artistului, ochiul divin poate măsura mai mult decât cel uman [82] . Dali și-a imaginat ultima masă a lui Hristos cu discipolii ca având loc în interiorul unui dodecaedru gigantic [203] ,
Geometru Dumnezeu. Frontispiciul „ Bibliei moralisée ”. Codex Vindobonensis 2554. c. 1220
„ Cupa Kepler ”: model de cinci poligoane regulate ale sistemului solar . „ Misterul Universului ”, 1596
„ Marele arhitect ” (1794) de William Blake
„ Corpul hipercubic ” (1954) Dali
Dicționare și enciclopedii |
---|
Vizualizarea informațiilor tehnice | |
---|---|
Zone |
|
Tipuri de imagini |
|
Personalități |
|
Domenii conexe |
|
Modele geometrice în natură | ||
---|---|---|
modele | ||
Procesele | ||
Cercetători |
| |
Articole similare |
|